烟曲霉Asp f 3的线性抗原表位最小基序肽Asp f 3123-127及其扩展短肽

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体涉及导致侵袭性曲霉病、变应性支气管炎和曲霉肿发生的烟曲霉主要抗原蛋白Asp f 3的线性B细胞表位（B cell epitope, BCE,或称抗原表位或决定簇）及其最小基序肽，以及这些表位基序肽的应用。

背景技术

烟曲霉（Aspergillus fumigatus）是一种广泛存在于自然界中的条件致病菌，易感人群吸入其孢子，定植于肺部，从而产生三种曲霉病：导致咯血的曲霉肿、导致肺纤维化的变应性支气管炎和具有较高死亡率的侵袭性曲霉病（Warris A,et al. The biology ofpulmonary aspergillus infections. J Infect, 69 Suppl 1:S36-41,2014）。

血清免疫学指标对于曲霉病的诊断非常重要（Chabi ML,et al. Pulmonaryaspergillosis. Diagn Interv Imaging, 96(5):435-42,2015）。GM（Galactomannan，半乳甘露聚糖）和BG（（1,3）-β-D-glucans，（1,3）-β-D -葡聚糖）是烟曲霉细胞壁的多糖成分，随着孢子的萌发和菌丝体的生长而进入宿主的血循环，因此可分别用GM和BG单抗检测血清中相应的循环抗原，为目前临床上诊断烟曲霉感染的常用方法，但在特异性和灵敏度方面存在一定的局限性（廖万清.侵袭性真菌感染的实验室诊断. 检验医学，25(7)：503-506，2010）。已有的研究表明利用烟曲霉免疫原性强的体外重组蛋白，可以检测感染者血清中相应的循环抗体，但单个重组蛋白同样在特异性和灵敏度方面存在一定的局限性（SarfatiJ,et al. Recombinant antigens as diagnostic markers for aspergillosis. DiagnMicrobil infect Dis, 55(4):279-91,2006）。一个蛋白抗原的长表位肽可能与其它抗原蛋白的抗体起交叉反应，因此鉴定蛋白抗原表位的最小基序可以提高检测的特异性；将多个蛋白抗原表位的最小基序组成嵌合肽可以提高检测的灵敏度。

Asp f 3作为变应原之一，功能为过氧化物酶体蛋白，其命名由世界卫生组织和国际免疫学会联合会变应原命名分委员会（ World Health Organization andInternational Union of Immunological Societies (WHO/IUIS) AllergenNomenclature Sub-committee）批准同意（http://www.allergen.org/search.php?TaxSource=Fungi Ascomycota）。人体感染烟曲霉后，免疫系统产生相应的抗Asp f 3的IgG、IgE和IgA抗体（Kurup VP, et al. Specific antibodies to recombinantallergens of Aspergillus fumigatus in cystic fibrosis patients with ABPA.ClinMol Allergy,4:11,2006）。鉴定Asp f 3的抗原表位最小基序，将其和烟曲霉其它抗原表位肽的最小表位基序构建检测血清嵌合肽，有助于提高诊断烟曲霉感染的特异性和灵敏度。因此，我们用大肠杆菌表达Asp f 3，经镍柱纯化后免疫新西兰白兔，得到Asp f 3抗血清。用改良的生物合成肽策略表达相互重叠9个氨基酸残基、覆盖Asp f 3全长的18肽融合蛋白，继而用Asp f 3抗血清进行免疫印迹，鉴定阳性18肽；对阳性18肽进一步构建相互重叠8个氨基酸残基的9肽融合蛋白，鉴定最小表位基序（Xu, et al. Minimal motif mappingof a known epitope on human zona pellucida protein-4 using peptidebiosynthesis strategy. J Reprod Immunol, 81: 9-16, 2009）。

发明内容

本发明的目的在于提供烟曲霉Asp f 3蛋白的抗原表位最小基序肽，并提供含有所述最小基序肽的扩展短肽，同时提供含所述基序肽的短肽的应用。

本发明提供的烟曲霉Asp f 3蛋白的线性抗原表位最小基序肽，其氨基酸序列为SEQ ID No.1所示，记为Asp>123-127>，一字简写的氨基酸序列为：IGWAD。

本发明还提供烟曲霉Asp f 3蛋白的线性抗原表位最小基序肽Asp>123-127的扩展短肽（9肽），其序列如SEQ.>

SEQ. ID No.2：X₁X₂X₃X₄IGWAD，记为Asp>119-127。

其中X₁是F，X₂是S，X₃是K，X₄是S，为最小基序Asp>123-127扩展残基，在化学合成或融合表达9肽融合蛋白的场合，扩展的残基部分可增删或用其它残基替代。

SEQ. ID No.3：X₁X₂X₃IGWADX₄，记为Asp>120-128。其中X₁是S，X₂是K，X₃是S，X₄是E，为最小基序Asp>123-127扩展残基，在化学合成或融合表达9肽融合蛋白的场合，扩展的残基部分可增删或用其它残基替代。

SEQ. ID No.4：X₁X₂IGWADX₃X₄，记为Asp>121-129。其中X₁是K，X₂是S，X₃是E，X₄是E，为最小基序Asp>123-127扩展残基，在化学合成或融合表达9肽融合蛋白的场合，扩展的残基部分可增删或用其它残基替代。

SEQ. ID No.5：X₁IGWADX₂X₃X₄，记为Asp>122-130。其中X₁是S，X₂是E，X₃是E，X₄是G，为最小基序Asp>123-127扩展残基，在化学合成或融合表达9肽融合蛋白的场合，扩展的残基部分可增删或用其它残基替代。

SEQ. ID No.6：IGWADX₁X₂X₃X₄，记为Asp>123-131。其中X₁是E，X₂是E，X₃是G，X₄是R，为最小基序Asp>123-127扩展残基，在化学合成或融合表达9肽融合蛋白的场合，扩展的残基部分可增删或用其它残基替代。

本发明的内容进一步具体描述如下：

1. 根据烟曲霉Af293菌株的Asp f 3（NCBI accession No：XP_747849）的蛋白序列，依据大肠杆菌密码子偏好性，全合成Asp f 3编码基因，从EcoR I和Hind Ⅲ酶切位点克隆于pET-21(b+)质粒，构建pET-21(b)-Asp f 3重组质粒；将C端带有6×His标签的重组质粒pET-21(b)-Asp f 3转入大肠杆菌BL21(DE3)，诱导表达得到重组Asp f 3蛋白；通过镍柱亲和层析后获得纯化Asp f 3蛋白；纯化Asp f 3蛋白免疫新西兰白兔，得到高特异性兔抗Aspf 3抗血清（图1）；

2. 用pXXGST-1融合表达质粒，构建相互重叠9个氨基酸残基、覆盖Asp f 3全长的GST-18肽融合蛋白（Xu, et al. Minimal motif mapping of a known epitope on humanzona pellucida protein-4 using peptide biosynthesis strategy. J ReprodImmunol, 81: 9-16, 2009）。继而用兔Asp f 3抗血清进行免疫印迹，鉴定得到其中的一个阳性18肽：Asp>118-135rfsksigwadeegrtkry（图2）。构建相互重叠8个氨基酸残基、覆盖Asp>118-135的GST-9肽融合蛋白，免疫印迹鉴定得到5个阳性9肽：Asp>119-127FSKSIGWAD、Asp>120-128SKSIGWADE、Asp>121-129KSIGWADEE、Asp>122-130SIGWADEEG和Asp>123-131IGWADEEGR，其共有序列Asp>123-127IGWAD为Asp>

本发明所述的表位最小基序肽Asp>123-127可用于制备作为临床诊断由烟曲霉感染导致侵袭性曲霉病、变应性支气管炎和曲霉肿血清识别表位标志物。

本发明所述的表位最小基序肽的扩展短肽Asp>119-127、Asp>120-128、Asp>121-129、Asp>122-130和Asp>123-131单独或组合用于制备作为临床诊断由烟曲霉感染导致侵袭性曲霉病、变应性支气管炎和曲霉肿血清识别表位标志物。

附图说明

图1 兔抗Asp f 3抗血清ELISA结果。1号、2号、3号和4号为Asp f 3免疫兔血清，对照为免疫前兔血清。

图2 Asp f 3 18肽融合蛋白电泳和免疫印迹图。上方蓝色条带为电泳图谱，下方黑色条带为免疫印迹图谱。0号泳道为pXXGST-2表达的GST188，1至18号泳道为跨域Asp f 3全长、相互重叠9个氨基酸残基的18肽与GST188融合蛋白；由于Asp f 3全长168aa，故18号泳道为Asp>154-168。其中14号泳道免疫印迹阳性条带为Asp>118-135。

图3>123-127最小表位肽基序免疫印迹图。14-1表示Asp>118-126，14-2表示Aspf>119-127，14-3表示Asp>120-128，14-4表示Asp>121-129，14-5表示Asp>122-130，14-6表示Asp>123-131，14-7表示Asp>124-132，箭头表示免疫印迹反应阳性条带。最小表位肽基序为f>123-127IGWAD。

具体实施方式

本发明可进一步通过下列实例描述。这些例子并不意味限制本发明所涉及的范围，该范围在之前的描述中已被充分陈述阐明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，均按照常规条件以及[美]J. 萨姆布鲁克和D.W. 拉塞尔编著黄培堂等翻译的第三版“分子克隆：实验室手册”（科学出版社，2002）和[美]E. 哈洛和D. 莱恩编著沈关心等翻译的“抗体技术实验指南” （科学出版社，2002）中所述的步骤，或按照生产销售商建议的条件进行。

材料和方法：

1. pET-21(b+) 质粒和E.coli BL21（DE3）菌株购自德国Novagen公司，热诱导表达质粒pXXGST-1和对照质粒pXXGST-2由本专利发明人构建(专利号：200710173305.2)；

2. 限制性内切酶EcoR I、BamH I、Sal I购自美国New England Biolabs公司， DL2000DNA分子量标准购于北京康为世纪生物科技有限公司，T4 DNA连接酶和预染蛋白分子量标准购自美国Thermo-Fermentas公司，小鼠6 × His单克隆抗体和弗氏完全佐剂以及弗氏不完全佐剂购于美国Sigma公司，辣根过氧化物酶（HRP）标记的羊抗鼠IgG和辣根过氧化物酶（HRP）标记的羊抗兔IgG购自美国Santa Cruz Biotechnology公司，0.2umPVDF膜购自美国Millipore公司，ECL化学发光显色液购自美国GE公司；

3. Gel Extraction凝胶回收试剂盒和Plasmid Mini质粒小量抽提试剂盒购于美国Omega公司；

4. 新西兰白兔购自上海西普尔-必凯实验动物有限公司；

5. Asp f 3基因全由上海旭冠生物科技发展有限公司合成。两端分别为BamH I和SalI粘性末端，中间为覆盖Asp f 3全长且相互重叠9个氨基酸残基的18肽编码DNA序列加TAA终止密码子的正负链DNA片段以及覆盖免疫印迹反应18肽且相互重叠8个氨基酸残基的9肽编码DNA序列加TAA终止密码子的正负链DNA片段由上海杰李生物技术有限公司合成。DNA重组子测序由上海睿迪生物科技有限公司完成。

Asp>123-127最小表位肽基序鉴定的具体步骤如下：

1.烟曲霉Asp f 3的表达与纯化

1.1 表达载体pET-21(b)-Asp f 3的构建

根据烟曲霉Af293菌株的Asp f 3（NCBI accession No：XP_747849）的蛋白序列，依据大肠杆菌密码子偏好性，由上海旭冠生物科技发展有限公司全合成基因，分别从EcoR I和Hind Ⅲ酶切位点克隆于pET-21(b+)，构建pET-21(b)-Asp f 3重组质粒，Asp f 3蛋白的全长为168个氨基酸。

1.2 重组Asp f 3表达

将C端带有6×His标签的重组质粒pET-21(b)-Asp f 3取1µL（约100ng/µL）转化到10µL大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中，冰浴30min后42℃热激90s，冰上冷却5min，加入900µLLB液体培养基37℃复苏40min～60min，最后10000r/min离心1min弃去约800 µL培养基，其余混匀后涂氨苄青霉素抗性的LB平板。待菌液被培养基吸收后37℃倒置培养16～24h。

挑取单克隆菌落于含50µg/mL氨苄青霉素的3mL LB液体培养基中，37℃培养过夜。翌日，按照1:50的比例将过夜菌转接至新的3mL LB液体培养基中，氨苄青霉素的工作浓度不变，37℃培养约2.5～3h（OD600为0.6~0.8）后，取出1mL菌液样本作为诱导前对照，其余菌液加入终浓度为1mM的异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导重组蛋白表达，表达条件为37℃培养4h。取500 µL诱导后菌液样本，10000r/min离心5min，收集菌体，用150µL 1×PBS缓冲液溶菌，并加入50 µL 4×SDS-PAGE Loading Buffer混匀，沸水煮样7～10min保存待用。

配制2块相同的12%的SDS-PAGE胶，按照同样的顺序（蛋白分子量marker→诱导前全菌蛋白→诱导后全菌蛋白）和同样的上样量（5 µL）在同一电泳系统内进行SDS-PAGE凝胶电泳。电泳完成后，其中一块胶用于考马斯亮蓝R250染色分析诱导表达条带，另一块用小鼠6 × His单克隆抗体为一抗、HRP标记的羊抗鼠IgG为二抗进行Western-blot验证。实验结果表明成功表达了重组Asp f 3蛋白。

1.3 重组Asp f 3蛋白的纯化

选取表达量高的单克隆菌株作为保种菌。取保种菌10µL接入50mL含50ug/mL氨苄青霉素的LB液体培养基中37℃培养过夜。次日，按照1:50的比例将菌液转入500mL含50µg/mL氨苄青霉素的LB液体培养基中，用1mM IPTG诱导4h，5000r/min 4℃离心5min，弃去培养基收集菌体。菌体称重（事先称好500mL塑料瓶的重量）后，加入菌体重量10陪的1×startbuffer（1g菌体加10mL 1×start buffer ；start buffer: 50mM Na₂HPO₄/NaH₂PO₄，pH8.0，300mM>2HPO₄/NaH₂PO₄，300mM>

分别收集全菌液、上清和纯化产物20ul，加入工作浓度为1×SDS Loading BufferLoading混匀，煮沸5min，冷却后取10 μL上样，用于变性SDS-PAGE电泳检测。将蛋白条带和预计分子量测吻合，纯度达到80%以上的样品合并，并进行超滤、浓缩处理，用Bradford法估测纯化后蛋白浓度。用像素计算软件估测详细的纯化蛋白的纯度。

2. 兔抗重组蛋白Asp f 3抗血清的制备

取1mg Asp f 3纯化蛋白与等体积弗氏完全佐剂乳化后皮下注射新西兰白兔，进行初次免疫；3周后取0.5mg Asp f 3纯化蛋白与等体积弗氏不完全佐剂乳化后皮下注射新西兰白兔，进行第一次加强免疫；2周后取0.5mg Asp f 3纯化蛋白与等体积弗氏不完全佐剂乳化后皮下注射新西兰白兔，进行第二次加强免疫；第二次加强免疫一周后，在实验兔子的耳缘静脉取血约3～5mL，离心得到抗血清，ELISA法检测抗体效价后备用。

3. Asp>123-127最小表位肽基序鉴定

3.1 Asp>118-135阳性表位肽鉴定

依据Asp f 3基因序列公开信息，设计跨越Asp f 3全序列的系列相互重叠9个氨基酸残基的18肽编码DNA正负链片段（正链5’-端加5’-gatcc,3’-端加taag-3’；负链5’-端加5’-tcgactta，3’-端加g-3’），外送DNA合成。将1或2个OD的互补正负链片段用ddH₂O溶解成20>2O于1.5 mLEppendorf管中，94℃水浴加热5 min,自然降至室温后，在15 µL反应体积中吸入2 µL退火片段、1 µL 约200 ng/µL经BamH I和Sal I双酶切的pXXGST-1质粒、1 µL T4 DNA连接酶和其1.5 µL缓冲液，连接过夜；连接液转化感受态BL21（DE3）宿主菌，涂布含Amp的LB平板上，于37℃培养过夜；第二天挑取氨苄LB平板上长出的单克隆转接3 mL LB培养液诱导表达，以由pXXGST-2表达的GST188蛋白为对照，各表达的GST188-18肽融合蛋白经15％SDS-PAGE分析确认（与对照蛋白电泳迁移率相差约2 kDa），挑取各重组克隆外送进行DNA测序。将插入片段测序结果正确的克隆接种加入Amp的3 mL LB 培养液中，于30℃振荡培养过夜，翌日晨按1/50比例转接新鲜含Amp的LB培养液中，30℃振荡培养2 ～ 3 h 至菌体浓度达到0.6 ～0.8 OD后，调高温度至42℃热诱导4 h，离心收集菌体，加上样裂解液煮沸5 min，进行15％SDS-PAGE。用兔抗Asp f 3抗血清为一抗，羊抗兔IgG /HRP为二抗，进行免疫印迹。Asp>118-135为阳性表位肽之一。

3.2 Asp>123-127最小表位基序肽鉴定

以pXXGST-1为表达载体，构建表达跨越Asp>118-135、相互重叠8个氨基酸残基的系列9肽GST188融合蛋白，用兔抗Asp f 3抗血清为一抗，羊抗兔IgG /HRP为二抗，进行免疫印迹，Asp>119-127 FSKSIGWAD、Asp>120-128SKSIGWADE、Asp>121-129KSIGWADEE、Asp>122-130SIGWADEEG和Asp>123-131IGWADEEGR为阳性表位肽，其共有序列Asp>123-127IGWAD为Asp>

应用例

应用Asp>119-127、Asp>120-128、Asp>121-129、Asp>122-130和Asp>123-131检测血清中Asp>

1. 用Asp f 3蛋白免疫新西兰白兔后取血清，以免疫前血清为对照，4只实验兔的Aspf 3抗体滴度均达到1.28×10⁵以上（图1），用于后续免疫印迹反应。

2. 以pXXGST-1为载体，表达Asp>118-126、Asp>119-127、Asp>120-128、Asp>121-129、Asp>122-130、Asp>123-131和Asp>124-132融合蛋白。

3. 表达的Asp>118-126、Asp>119-127、Asp>120-128、Asp>121-129、Asp>122^-130、Asp>123-131和Asp>124-132融合蛋白进行15%>

4. 将电泳凝胶蛋白条带电转移至PVDF膜，印迹膜用封闭液（TBSTM）封闭后，用封闭缓冲液（TBST）洗膜，然后以一定比例稀释的实验兔血清为一抗，4℃振荡孵育过夜。

4. 次日，用TBST洗膜后将印迹膜置于TBSTM中，加入一定比例稀释的HRP标记的羊抗兔IgG为二抗，室温震荡孵育1.5h。用TBST洗膜3遍后将膜置于TBS缓冲液中，加入ECL化学发光剂，约1min后进行曝光，判断检测结果。包含最小表位基序肽Asp>123-127IGWAD的Aspf>119-127、Asp>120-128、Asp>121-129、Asp>122-130和Asp>123-131印迹反应为阳性；而Asp>118-126RFSKSIGWA与Asp>124-132GWADEEGRT由于分别缺少包含于最小表位基序肽Asp>123-127中的第127位残基D和第123位残基I，印迹反应为阴性（图3）。

尽管本发明描述了Asp f 3蛋白抗原表位最小基序Asp>123-127IGWAD，以及可单独和/或组合用含最小基序的9肽或9肽融合蛋白研制用作检测人烟曲霉感染的抗原肽（或化学合成或融合表达），但有一点对于相关领域研究技术人员来说是显而易见的，即在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明的表位肽基序和扩展的含最小基序9肽融合蛋白作各种变化改动。因此，所附权利要求覆盖了所有这些在本发明范围内的变动。

<110> 复旦大学

<120> 烟曲霉Asp f 3的线性抗原表位最小基序肽Asp>123-127及其扩展短肽

<130> 001

<160> 6

<170> PatentIn version 3.3

<210> 1

<211> 5

<212> PRT

<213>

<400> 1

Ile Gly Trp Ala Asp

1 5

<210> 2

<211> 9

<212> PRT

<213>

<400> 2

Phe Ser Lys Ser Ile Gly Trp Ala Asp

1 5

<210> 3

<211> 9

<212> PRT

<213>

<400> 3

Ser Lys Ser Ile Gly Trp Ala Asp Glu

1 5

<210> 4

<211> 9

<212> PRT

<213>

<400> 4

Lys Ser Ile Gly Trp Ala Asp Glu Glu

1 5

<210> 5

<211> 9

<212> PRT

<213>

<400> 5

Ser Ile Gly Trp Ala Asp Glu Glu Gly

1 5

<210> 6

<211> 9

<212> PRT

<213>

<400> 6

Ile Gly Trp Ala Asp Glu Glu Gly Arg

1 5